シアノバクテリアの変動光適応機構を解明(Better prepared for fluctuating light stress)

2026-05-07 ミュンヘン大学(LMU)

独ミュンヘン大学(LMU)の研究チームは、植物が変動する光環境によるストレスへ迅速に適応する仕組みを解明した。植物は日射量の急変にさらされると、光合成装置が過剰エネルギーによって損傷する危険がある。研究では、光合成に関与する電子伝達系と保護機構の応答を解析し、植物が短時間で防御状態へ切り替える分子メカニズムを明らかにした。特に、葉緑体内の調節ネットワークが光強度変化を感知し、余剰エネルギーを熱として放散することで酸化ストレスを抑制していた。この応答により、光合成効率を維持しながら細胞損傷を回避できるという。研究成果は、気候変動下で不安定化する光環境への作物適応や、高効率作物育種への応用が期待される。

シアノバクテリアの変動光適応機構を解明(Better prepared for fluctuating light stress)
Adaptation in fast-forward
Dario Leister breeds cyanobacteria in the laboratory, exposes them to stress factors, and transfers the advantageous mutations to plants by means of genetic engineering.© Christoph Olesinski

<関連情報>

シアノバクテリアであるシネコシスティスにおける適応的実験室進化による光変動耐性の向上 Improving tolerance to fluctuating light through adaptive laboratory evolution in the cyanobacterium Synechocystis

Theo Figueroa-Gonzalez,Weiyang Chen,Eslam M. Abdel-Salam,Daniel Štipl,Josef Komenda,Milena Zhivkovikj,Marcel Dann & Dario Leister
Nature Communications  Published:04 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-72689-x

Abstract

Fluctuating light (FL) poses a challenge to cyanobacteria by disrupting photosynthesis and damaging photosystems. Although key FL tolerance components are known, their genetic enhancement remains unexplored. We evolve Synechocystis PCC 6803 under two FL regimes (one lethal to the starter strain, LT) in order to identify previously unknown adaptive alleles. Our analysis reveals 44 mutations, 28 of which impact proteins/RNAs. Mutations in Pam68 (PSII assembly) and Sll0518, present in all strains, enhance non-lethal FL tolerance in LT. Mutated Pam68 increased PSII abundance and activity. A gain-of-function mutation in RpaB (regulator of phycobilisome association B) significantly increases tolerance to both lethal FL and high-light conditions. This is associated with an increased PSI/PSII ratio and downregulation of light harvesting. In summary, our results suggest that adaptive laboratory evolution can simultaneously identify FL tolerance factors and their advantageous alleles. The identified point mutations rewire multiple protective responses by as yet unknown molecular mechanisms.

1202農芸化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました